JPH0146271B2

JPH0146271B2 -

Info

Publication number: JPH0146271B2
Application number: JP57034319A
Authority: JP
Inventors: Fumio Noguchi; Shigeki Fujinaga; Hirotoshi Yamamoto; Takahiro Asano; Hiroshi Ogasa; Hideo Koyama; Yoshuki Ueno; Takeshi Shiraha; Keisuke Ishihara
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1982-03-03
Filing date: 1982-03-03
Publication date: 1989-10-06
Also published as: JPS58155184A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、多関節ロボツトに関し、さらに特
定的には、自動溶接装置などのように直角座標系
で動作させてワークを加工するのに有効な多自由
度の多関節ロボツトに関する。

多関節ロボツトは、各関節角を制御することに
よつて各腕を駆動し、先端腕に装着された溶接ト
ーチなどのエンドエフエクタを所定位置に移動さ
せたり、所定軌跡をたどらせて所望の作業をさせ
るものであるが、溶接、溶断などの作業では、直
角座標系でエンドエフエクタを移動させて作業す
ることが多い。

ところで、こうした作業を行なうロボツトは、
通常、教示再生方式を採つている。従来、このよ
うな教示再生方式のロボツトにおいては、教示や
テストを含む手動操作をするために、各関節角を
別個に駆動させるための操作スイツチだけでな
く、直角座標系の角軸方向にエンドエフエクタ先
端を移動させるための直角座標系の操作スイツチ
を持ち、それによつて手動操作を容易化するとと
もに再生動作をも容易化するものが提案されてい
る。但し、いかに直角座標系の操作と関節座標系
の操作とができるといつても、最終的に制御され
るのは関節角であるから、直角座標系の操作をし
たい場合でも、その指令はもちろん、各関節角に
ついての指令に変換されて出力される。

また、こうした教示再生方式のロボツトに連続
的な軌跡をたどらせる場合、教示的には所要の軌
跡上のいくつかの点にエンドエフエクタ先端を位
置させて位置、姿勢情報を取込み、再生時には、
これら教示（テイーチング）点間を補間して指令
位置を求めるPTP方式が用いられる。一方、前
述のように、自動溶接装置などに使用される場
合、直角座標系で動作して所定の経路をたどり加
工することが多いことから、補間演算も直角座標
系の位置情報に関して行なうようにしている。

ところで、一般に多関節ロボツトは、前後２つ
の腕からなる１対の腕について、前の腕の基端と
後の腕の先端をそれぞれ１つの位置に位置させる
場合に、関節の折れ曲がり状態は、両腕を直線状
に整列した状態について対称な２方向にとり得
る。しかし、両腕の折れ曲がり状態を２方向に制
御することは困難であるため、従来の多関節ロボ
ツトは１方向にしか折れ曲がらないように制約し
ていた。しかしながら、このような制約がある
と、ワークと腕との干渉がある場合、ワークの取
付姿勢や位置を変えて加工する必要があり、作業
が面倒であるばかりでなく、加工の精度にも影響
する。

そこで、こうした場合に、関節の折れ曲がり状
態を２様にとることにより作業性を改善した多関
節ロボツトが特開昭57−27689号公報で提案され
ている。この公開公報に示された多関節ロボツト
では、たとえばワークと腕との干渉が生じる領域
に入る前に、関節の折れ曲がり状態を反転させる
ようにしている。ところで、関節の折れ曲がり状
態を反転させる前と反転させた後とでは、エンド
エフエクタの位置は直角座標系上では差を生じな
い。そのため、関節の折れ曲がり状態を反転させ
る場合は、関節座標系で操作しなければならな
い。したがつて、再生時においても、関節の折れ
曲がり状態を反転させる際には、関節座標系で動
作させかつ補間演算させることが好ましいが、従
来の多関節ロボツトは、直角座標系による補間し
かできないので、大変不便であつた。

また、直角座標系によつて円弧補間させる際
は、テイーチング点も少なくて済み、たとえば溶
接トーチに接続されるコンジツトチユーブがねじ
れないように制御することができる。しかし、ロ
ボツトメカ構成と円弧の大きさ、性質によつては
各制御軸の加速度が大きくまたは最大速度が追い
つかず各軸を同時に追従させることが困難になつ
てくる。特に、小径の円弧補間を行なう場合、こ
のような原因によつて生じる追従の不正確さが問
題となる。

そこで、この発明は、直角座標系および関節座
標系の両方で補間制御し得る。多関節ロボツトを
提供することを目的とする。

すなわち、この発明では、直角座標系による制
御と関節座標系による制御が行なえる多関節ロボ
ツトに、補間動作に関して直角座標系による第１
の補間演算と関節座標系による第２の補間演算の
いずれかを選択するための系選択手段を具備さ
せ、テイーチングの際にこの系選択を行なうこと
によつてプレイバツクの際にそのいずれかの補間
を実行させるようにしたものである。そして、直
角座標系による第１補間演算を選択したときは、
テイーチングされた２点の直角座標系での位置情
報の差を所定間隔で等分した位置を大まかな補間
点とし、さらにこれら各補間点間での各関節角度
の差を各軸毎に等分した位置を細かな補間点位置
とする補間演算を行なう。また、関節座標系によ
る第２の補間演算を選択したときは、テイーチン
グされた２位置間での各関節角度の差を、それぞ
れ補間点数で等分した位置を補間点とする補間演
算を行なう。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は図面を参照して行う実施例の以下の詳細な説
明から一層明らかとなろう。

第１図はこの発明の背景となるかつこの発明が
適用される関節形ロボツトを用いた自動溶接装置
の一例を示す図解図である。固定部材１がたとえ
ば地面に固定され、その固定部材１には、高さの
比較的低い円筒形ベース３が取付けられる。この
円筒形ベース３の上端には、比較的高さの高い円
筒形回転体４が回転軸（図示せず）によつて回転
自在に設けられる。この円筒形回転体４の中空部
には、図示しないが、垂直回転軸が設けられ、こ
の円筒形回転体４の上方にはそれと一体的に回転
するように支持された回転体５が設けられる。こ
の円筒形回転体４かつしたがつて回転体５は、図
示しないが、後述のモータによつて回転角α₁につ
いて回転駆動される。回転体５は、その上面から
ほぼ垂直にかつ平行に延びる支持部材７，７を有
する。この支持部材７，７には、水平方向の軸９
によつて、回転腕１１が、回転角α₂について回動
自在に支持される。なお、この回動腕１１は、図
示しないが、後述のモータによつて回動駆動され
る。また、回動腕１１に関連して、この回動腕の
回動の状態に対してバランスをとるためのバラン
ス機構１３が設けられる。このバランス機構１３
は、図示しないが、たとえば引つぱりばねなどを
含み、円筒形回転体４と一体に回転するように構
成されている。

回動腕１１の先端には、軸９に平行な軸１５に
よつて、回動腕１７が、この腕１１に対してすな
わち回転角α₃について回動自在に支持される。そ
して、この回動腕１７は、図示しないが、後述の
モータによつて回動駆動される。回動腕１７の一
方の自由端には軸９に平行な軸１９によつて、回
動軸２１が、この回動腕１７に対してすなわち回
動角α₄について回動自在に支持される。この軸２
１は、図示しないが、後述のモータによつて、軸
１９周りに回動駆動される。軸２１には、トーチ
取付具２５を支持する回転軸２３が、軸２１に対
して同軸に回動自在に支持される。この軸２３
は、図示しないが、後述のモータによつて、軸２
１に対してすなわち回転角α₅について回動駆動さ
れる。トーチ取付具２５には、溶接トーチ２７が
取付けられる。このようにして、この自動溶接装
置は、回転体５，回動腕１１，回動腕１７，軸２
１および回転軸２３のそれぞれの角度α₁、α₂、
α₃、α₄およびα₅を制御することによつて、溶接ト
ーチ２７の姿勢およびその先端すなわち溶接点Ｐ
の位置を制御する。

第２図はこの発明の一実施例を示す概略ブロツ
ク図である。この実施例では、操作パネル１００
が設けられる。この操作パネル１００には、自動
溶接装置をどの動作モードで動かすかを指示する
モード切換スイツチ１０１が設けられる。このモ
ード切換スイツチ１０１は、マニユアルモード
Ｍ、テストモードＴおよびオートモーＡのいずれ
かのモードを選択的に切換えて設定できる。操作
パネル１００には、さらに、押ボタンスイツチ１
０３が設けられる。押ボタンスイツチ１０３は、
オートモードのスタート指令を与えると共に、テ
イーチングモードにおけるテイーチング指令を与
えるために操作される。第２のモード切換スイツ
チ１０５は、直線補間動作Ｌ、円弧補間動作Ｃも
しくはウイービング動作Ｗのいずれかを選択的に
設定するためのものである。さらに、速度設定器
１１１が設けられる。この速度設定器１１１は、
溶接トーチ２７かつしたがつて溶接点Ｐの移動す
べき速度を指令するためのものである。操作パネ
ル１００には、２つのグループのマニユアルスイ
ツチ１１９，１２１，１２３，１２５および１２
７ならびに１２９，１３１，１３３，１３５およ
び１３７が設けられる。スイツチ１１９ないし１
２７は、溶接装置を直角座標系すなわちXYZ系
で位置制御するために操作される。一方、スイツ
チ１２９ないし１３７は、各回動角度α₁ないしα₅
を直接に制御するために用いられる。そのため
に、この操作パネル１００にはスイツチ１１９な
いし１２７のグループかまたはスイツチ１２９な
いし１３７のグループのいずれを有効にするかを
選択する、系切換スイツチ１１７が設けられる。
したがつて、この系切換スイツチ１１７を左方
（第２図において）に切換えれば、マニユアルス
イツチ１１９ないし１２７のグループが有効化さ
れ、スイツチ１１７を右方に切換えることによつ
てマニユアルスイツチ１２９ないし１３７のグル
ープが有効化される。押しボタンスイツチ１１７
ａがさらに設けられ、このスイツチ１１７ａは
XYZ系（直角座標系）によつて補間すべきかα
系（関節座標系）によつて補間すべきかを指令す
るためのものである。このスイツチ１１７ａを押
したときα系による補間が指令され、それが開放
されているときはXYZ系による補間を指示して
いるものとする。

マニユアルスイツチ１１９ないし１２７および
１２９ないし１３７は、それぞれ３つの位置をと
ることができ、この第２図において実線で示す位
置がニユートラル位置である。そして、スイツチ
１１９，１２１，１２３は、それぞれＸ軸、Ｙ軸
およびＺ軸を制御するために用いられ、その直角
座標の原点から遠ざかる方向がアツプ方向Ｕとし
て、その原点に近づく方向がダウン方向Ｄとし
て、規定されている。また、スイツチ１２５は溶
接トーチ２７の配向角φを制御するために用いら
れ、スイツチ１２７は溶接トーチ２７の姿勢角θ
を制御するために用いられる。そして、これらス
イツチ１２５，１２７は、溶接トーチに関連する
角度φおよびθを、それぞれ、時計方向Ｃまたは
反時計方向CCに制御することができる。同様に、
α系のマニユアルスイツチ１２９ないし１３７
も、各腕ないし軸の回転角α₁ないしα₅を、それぞ
れ、時計方向Ｃまたは反時計方向CCに制御する
ことができる。これら各コンポーネントを含む操
作パネル１００とデータバス５５との間で、イン
タフエース（図示せず）を介してデータのやりと
りが行なわれる。

このデータバス５５には、さらに、制御手段を
構成するCPU３１と、メモリ３３とが連結され
る。メモリ３３には、CPU３１のシステムプロ
グラムを記憶しておくためのROMや、CPU３１
における演算その他の処理に必要な記憶領域やフ
ラグ領域を有するほかユーザプログラムを記憶す
るRAMが含まれる。データバス５５には、複数
の（この実施例では５つの回転角α₁ないしα₅に対
応して５つの）駆動回路３５１，３５２，３５
３，３５４および３５５と、複数の（この実施例
では５つの）インクリメンタルエンコーダ５３
１，５３２，５３３，５３４および５３５が、そ
れぞれ連結される。この第２図においては、駆動
回路３５１が、他を代表してより詳細に描かれて
いる。ここで、この駆動回路３５１の構成につい
て説明するが、残りの駆動回路３５２ないし３５
５についても、同様の構成をとり得ることを予め
指摘しておく。

駆動回路３５１には、CPU３１からの指令位
置情報がロードされる指令位置バツフア３７と、
対応のインクリメンタルエンコーダ５３１からの
パルス信号をカウントするためのフイードバツク
カウンタ３９が設けられる。指令位置バツフア３
７の内容が被減数として、またフイードバツクカ
ウンタ３９の内容が減数として、減算器４１の２
つの入力として与えられる。減算器４１の出力は
Ｄ／Ａ変換器４３に与えられる。したがつて、こ
のＤ／Ａ変換器４３からは、指令位置と現在位置
との差に応じた電圧信号が導出されることにな
る。Ｄ／Ａ変換器４３の出力は、サーボアンプ４
５、コマンドリミツタ４７を介して、サーボモー
タ４９の駆動信号として与えられる。なお、コマ
ンドリミツタ４７の出力は、さらに、Null信号
検知回路５１に与えられる。このNull信号は、
サーボ系によつて位置制御されたときにサーボア
ンプ４５から得られる零信号であり、目標位置の
ごく近い領域すなわちモータ４９がほとんど停止
するタイミングで導出される。したがつて、この
Null信号検知回路５１の出力は、サーボモータ
４９によつて制御される被制御体が、指令位置バ
ツフア３７にロードされた指令位置に達したこと
を示す信号として、データバス５５を介して
CPU３１に与えられる。

以上のような構成において、以下に、第３図な
いし第６Ａ図および第６Ｂ図に示すフローダイヤ
グラムと第７図ないし第１４図に示す模式図を参
照して、第２図かつしたがつて第１図の実施例の
操作ないし動作について説明する。

最初に、第３図を参照してテイーチングのため
のマニユアルモードについて説明する。CPU３
１は、その内部に設けられたクロツクソースから
のクロツクを受けるタイマを有し、そのタイマは
クロツクに応じて或る一定時間ごとに出力を発生
する。そして、CPU３１では、そのタイマの出
力があれば、それによつてインタラプトがかかる
（ステツプＳ１０１）。最初のステツプＳ１０３で
は、操作パネル１００の各軸のマニユアルスイツ
チ１１９，１２１，１２３，１２５および１２７
さらに１２９，１３１，１３３，１３５および１
３７が、すべて、ニユートラル位置に保たれてい
るかどうかを判断する。換言すれば、このステツ
プＳ１０３では、これらマニユアルスイツチ１１
９ないし１３７のいずれかが操作されているかど
うかを検出する。続くステツプＳ１０５では、系
切換えスイツチ１１７（第２図）がα系に切換え
られているか否かを判断する。すなわち、この発
明では、関節角が一方に折れ曲がつた第１の状態
と他方に折れ曲がつた第２の状態とをとりうるよ
うに、多関節ロボツトが構成されているが、第１
の状態または第２の状態のみをとる場合すなわち
状態の反転がない場合には、系切換えスイツチ１
１７はXYZ系に切換えておく。なぜなら、直角
座標系で指令した方がワークピース（図示せず）
の溶接線が相互に直角方向に延長されている場合
が多く、したがつてオペレータにとつてもトーチ
２７（第１図）をこの溶接線に沿つて移動させや
すく、また補間演算等を行ないやすいからであ
る。逆に、関節角が第１の状態（または第２の状
態）から第２の状態（または第１の状態）への変
更がある場合すなわち状態が反転する場合には、
系切換えスイツチ１１７をα系に切換える。この
ようにして、関節角の２様のマニユアル操作かつ
したがつてテイーチングが行なえるようにしてい
る。

したがつて、このステツプＳ１０５において系
切換えスイツチ１１７がXYZ系に切換えられて
いると判断した場合、続くステツプＳ１０７にお
いて、XYZ系で操作されたスイツチの操作方向
に対応して指令値を増減する。すなわち、このス
テツプＳ１０７においては、操作パネル１００か
らの信号に基づいて、操作されたマニユアルスイ
ツチ１１９，１２１，１２３，１２５または１２
７の操作方向（ＵもしくはＤ，ＣもしくはCC）
と速度決定器１１１で設定された速度とに基づい
て、上述のタイマ時間に対応した指令値（基本
量）を増減する。そして、このようにXYZ系で
指令値を与えた場合には、続くステツプＳ１０９
において、XYZ系からα系への座標変換を行う。
このような座標変換は、後述のステツプＳ１１５
におけるような座標変換とともに、以下に詳細に
説明されるであろう。なお、このステツプＳ１０
９における座標変換に際しては、関節角α₃および
α₅の符号を考慮する必要がある。すなわち、関節
角α₃はたとえば270゜の制御可能範囲を有するが、
たとえば180゜（すなわち腕111と117とが直線状態）
を境にして一方に折れまがつた状態（第１の状
態）を−とし、他方に折れまがつた状態で第２の
状態）を＋とする。同様に、α₅は360゜の可動範囲
を有し、その第１の状態で−とし、第２の状態で
＋とする。

このようにして、系切換えスイツチ１１７が
XYZ系に切換えられている場合には、ステツプ
Ｓ１０７で与えられるXYZ系の指令値を前述の
α₃，α₅の符号を考慮してステツプＳ１０９におい
てα系に変換し、続くステツプＳ１１１で出力
し、それぞれの関節角を駆動制御する。

もし、上述のように状態が反転するような制御
を行う場合には、系切換えスイツチ１１７をα系
に切換える。そして、ステツプＳ１１３におい
て、α系で、操作されたスイツチ１２９，１３
１，１３３，１３５または１３７の操作方向と速
度設定器１１１で設定された速度とに基づいて、
上述のタイマ時間に対応した指令値を増減する。
このように、α系で指令値を与えた場合には、後
述の補間演算のために、続くステツプＳ１１５に
おいて、α系からXYZ系への座標変換を行う。
この座標変換についても後述する。そして、ステ
ツプＳ１１３で与えられたα系の指令値に応じて
出力し、駆動する（ステツプＳ１１１）。このよ
うに、α系で駆動する場合には、CPU３１は、
そのようなα₁ないしα₅の位置情報を、それぞれ対
応の駆動回路３５１ないし３５５に与える。そし
て、各駆動回路３５１ないし３５５はCPU３１
からの指令に基づいて、第１図に示す各関節角α₁
ないしα₅を制御する。

テイーチングする場合には、操作パネル１００
のスタートボタン１０３を押す。すなわち、モー
ド選択スイツチ１０１をマニユアルモードＭにし
てスタートボタン１０３を押すことによつて、
CPU３１にテイーチングのインタラプトがかか
る。CPU３１では、そのようなインタラプトが
かかると、まず、第４図に示すようにα系補間ス
イツチ１１７ａ（第２図）がオンされているかど
うかすなわち、そのときの情報に基づいてオート
モードにおいてα系によつて補間演算処理するべ
きかどうかを、ステツプＳ１１６ａで判断する。
そしてこのスイツチ１１７ａで判断する。そして
このスイツチ１１７ａがオンされていれば、ステ
ツプＳ１１６ｂにおいて、そのα系補間指令を記
憶する。その後、そのときの位置情報ならびにα₃
およびα₅の符号に応じたフラグＦ３およびＦ５の
内容を、メモリ３３の所定の記憶エリアに記憶さ
せる。すなわち、テイーチングに際してステツプ
Ｓ１１７において、先のステツプＳ１０７，Ｓ１
１５（第３図）におけるXYZ系の座標位置を記
憶する。このように、テイーチングに際しては、
XYZ系で記憶させる。これは、前述のように補
間演算に都合がよいからである。そして、ステツ
プＳ１１９において、先のステツプＳ１０９また
はＳ１１５（第３図）におけるα₃およびα₅の符号
に応じたフラグＦ３およびＦ５の内容を記憶す
る。たとえば、α₃およびα₅の符号が−であれば、
フラグＦ３およびＦ５それぞれ「０」として記憶
し、逆に＋であれば「１」として記憶する。

つぎに、第５図を参照して、この実施例のオー
トモードの動作について説明する。オートモード
の場合には、操作パネル１００におけるモード選
択スイツチ１０１をオートモードＡに設定する。
そして、スタートボタン１０３を押す。応じて、
CPU３１は、ステツプＳ１２１において、メモ
リ３３の適宜の記憶位置に形成されるステツプカ
ウンタ（図示せず）をリセツトし、ステツプＳ１
２３においてそのステツプカウンタをインクリメ
ントする。そして、ステツプＳ１２５において、
CPU３１は、メモリ３３から、先にテイーチン
グされている各ステツプの指令情報のうち、ステ
ツプＳ１２３でインクリメントされたステツプＭ
の指令情報を読み出してロードする。続くステツ
プＳ１２７において、そのロードされたステツプ
Ｍの指令情報に直線補間指令が含まれるか否かを
チエツクする。これは、指令位置情報とともに直
線補間を表す識別情報が、ロードされたか否かに
よつて判断することができる。

直線補間であれば、続くステツプＳ１２９にお
いて目標位置をステツプＭの指令位置としたの
ち、ステツプＳ１３１において直線補間を行う。

ここで、第６Ａ図を参照して直線補間のサブル
ーチンについて説明する。直線補間のサブルーチ
ンは、その最初のステツプＳ１５１において、現
在位置と目標位置をXYZ系で、内分計算する。
すなわち、内分ΔS＝指令速度Ｖ×時間ｔ（例えば
0.2秒）とし、そのΔSごとに直線補間点を計算す
る。続くステツプＳ１５３において、そのような
内分計算が終了したか否かを判断する。そうでな
ければ、ステツプＳ１５５において、先のステツ
プＳ１０９（第３図）のように、XYZ系からα
系への座標変換を、フラグＦ３およびＦ５を考慮
して行う。続くステツプＳ１５７においては、α
系での補間演算を行う。すなわち、ステツプＳ１
５１において、たとえば0.2秒ごとに直線補間点
を計算して内分ΔSを求めるが、このΔSの間はさ
らに平滑に結ぶために、その間をα系で補間す
る。すなわち、ΔSをへだてた２点間をα₁ないし
α₅までの各軸について等分に補間する。これによ
つて、いつそう滑らかな制御を可能にする。続く
ステツプＳ１５９においては、ステツプＳ１５７
におけるα系による内分が終了したか否かを判断
する。そうであれば先のステツプＳ１５１に戻
り、そうでなければ続くステツプＳ１６１によつ
てα系で出力駆動する。なお、先のステツプＳ１
５３において、内分終了を判断したときには、現
在位置情報を目標位置情報で更新してメインルー
チンに戻る（ステツプＳ１６３）。

第５図においてステツプＳ１２７で、直線補間
でないと判断したとき、ステツプＳ１３２におい
て、α系補間指令がテイーチングされているか否
かを判断する。そして、α系補間指令がテイーチ
ングされていれば、ステツプＳ１３４において、
α系による補間を行なう。

ここで第６Ｂ図を参照してα系による補間のサ
ブルーチンについて説明する。ステツプＳ１６５
において、次式Ａに基づいて、分割数Ｎを求め
る。

Ｎ＝｜Ｘ／→_B−Ｘ／→_A｜／Ｖ …………(A) 但し、Ｘ→_B、Ｘ→_AはそれぞれXYZ系によつて表
わされる２点の位置ベクトルであり、Ｖは指示さ
れた速度であり、Δtはたとえば20msecのような
予め定める分割時間間隔を示す。このように、α
系によつて補間すべきときにもXYZ系で表わす
情報が用いられるので、先のステツプＳ１１５で
α系からXYZ系に座標変換することに意義があ
る。この式(A)で表わされる分割数Ｎは２点Ｘ→_Bと
Ｘ→_A間を何分割するかを示すものとなる。つづく
ステツプＳ１６７において、次式(B)で表わされる
α→を求める。

α→＝Ｎ−ｍ／Ｎα→_A＋ｍ／Ｎα→_B ……………(B) 但し、ｍは１ないしＮの任意の数であり、α→_A、
α→_Bは、それぞれＸ→_AおよびＸ→_Bのα系による位置
ベクトルである。したがつて、この式(B)によつて
求められるα→が順次の指令位置情報となることが
理解されよう。最後のステツプＳ１６９におい
て、上述のようにして求めた順次の位置情報α→を
出力する。このようにして、α系による補間処理
がなされる。

なお、上述の例では、分割数Ｎを算出するため
に式(A)に従がつて求めた。すなわち、XYZ系に
よつて表わした２点間を速度で除算した。しか
し、これは次式（A′）によつて求めることも可
能であろう。

Ｔ／Δt＝Ｎ …………（A′）但し、Ｔはテイーチング時にオペレータが指示
するものであつて、所定の２点間を移動させるに
要する時間を示すものとする。そのためには、操
作パネル（第２図）に、この時間Ｔを入力するた
めの手段を設ければよい。

先のステツプＳ１３２において、α系補間指令
がないと判断したときは、XYZ系で円弧補間を
行なうために、続くステツプＳ１３３において、
一連の円補間指令情報のうち初めての円補間指令
が否かすなわち指令点C_oでｎ＝１かどうかを判
断する。ｎ＝１であればそれまでは直線補間であ
るべきであり、先のステツプＳ１２９に移る。ま
た、３個所以上円弧補間情報が連続していれば、
続くステツプＳ１３５において、円弧補間点を計
算する。ただし、２点目（たとえば第７図のC₂）
の円弧補間の場合は、次の円弧補間点（たとえば
第７図のC₄）を最初の円弧補間点として計算す
る。そして、その計算された補間点位置を目標位
置として設定する（ステツプＳ１３７）。さらに、
この実施例では、ステツプＳ１３９において、さ
らにその間の直線補間を行う。それは次のような
理由による。ステツプＳ１３５において、たとえ
ば５mmピツチとなるように円弧補間点を計算する
が、この計算された補間点間をさらに直線補間を
して、一層滑らかな制御を可能にするためであ
る。円弧補間のための演算は、直線補間に比べて
より多い演算処理時間を必要とするが、このよう
な演算時間を節約してより安価なマイクロコンピ
ユータを利用可能にするために、この実施例で
は、円弧補間点は比較的粗く、その補間点間はさ
らに細かく直線補間ルーチン（第６図）によつて
補間し、結果的に安価なコンピユータを用いても
細かい精度の良い制御を可能にする。直線補間が
終了すると、記憶ステツプＳ１４１において、円
弧補間のための指令位置C_oに到達したか否かを
判断する。そうであれば、先のステツプＳ１２３
に戻りステツプカウンタ（図示せず）をインクリ
メントする。そうでなければステツプＳ１３５に
戻る。

なお、上述の直線補間の場合も円弧補間の場合
にも、トーチ２７（第１図）の角度φおよびθに
ついては、それぞれ独立に等分補間を行うものと
する。

一般的にいえば、第８図に示すように、ある
XYZ系に対するα系の情報が１対１に対応する
とは限らない。すなわち、座標変換においてα系
に対するXYZ系の位置は一義的に決まるが、逆
にトーチ先端の位置やトーチの姿勢が決まつて
も、α系では、上述のように２様にとり得るの
で、一義的には決まらない。したがつて、XYZ
系の或る状態のときたとえば第８図の右端近傍の
とき、XYZ系のわずかな変化でα系の大きな変
化を生じる。したがつて、XYZ系で制御したと
きには、わずかのXYZ系の動きに対して関節角
α₁〜α₅のいずれかの角速度、角加速度が大きくな
つてしまい、この部分で極限となり無理を生じる
ことになる。そのため、この場合には第８図の２
点鎖線で示す範囲内で制御されることになり、正
確に追従できなくなつてしまう。これに対して、
この発明に従つてα系で補間演算することによ
り、上記のような困難性は生じず、したがつて第
８図における点線のように正確な追従が行なわれ
るのである。

以上のように、この発明によれば、オートモー
ドに際して直角座標系による補間演算と関節座標
系による補間演算の両方が行なえ、しかも任意に
選択し得るようにしたので、関節の折れ曲がり状
態を反転させる際もスムーズに補間演算が行なえ
る。また、円弧補間に際して大加速度または最大
速度の不足による経路の不正確を生じる場合で
も、テイーチング時に多少テイーチング点は多く
なるが、関節座標系の補間演算を行なうことによ
つて、被制御体の経路の正確を期待し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となるかつこの発明が
実施される関節型ロボツトの一例としての自動溶
接装置を示す図解図である。第２図はこの発明の
一実施例を示す概略ブロツク図である。第３図な
いし第６Ａ図および第６Ｂ図はこの発明の一実施
例の動作を説明するためのフローダイヤグラムで
ある。第７図はこの実施例によつてテイーチング
しかつ再生することのできる自由曲線の一例を示
す図解図である。第８図はこの発明の効果の一例
を説明するグラフである。図において、５は回転体、９，１５，１９，２
１，２３は軸、１１，１７は回動腕、２７は溶接
トーチ、３１はCPU、３３はメモリ、１００は
操作パネル、１１７ａはα系補間指令スイツチ、
３５１ないし３５５は駆動回路、５３１ないし５
３５はインクリメンタルエンコーダを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１直角座標系と関節座標系による制御を行なう
多関節ロボツトであつて、操作手段を含み、少なくともこの操作手段によ
つて前記多関節ロボツトの被制御体を制御してそ
の制御に関連する位置情報をテイーチングするた
めのテイーチング手段、前記テイーチング手段によつてテイーチングさ
れた情報に基づいて、関節角を制御するための関
節角制御手段を備え、前記操作手段は直角座標系による第１の補間演
算と関節座標系による第２の補間演算のいずれか
を選択するための系選択手段を含み、前記テイーチング手段は前記系選択手段によつ
て前記第１および第２の補間演算のいずれが選択
されたかを記憶し、前記関節角制御手段は、前記系選択手段によつて前記第１の補間演算が
選択されたことが前記テイーチング手段に記憶さ
れているときは、テイーチングされた２点の直角
座標系での位置情報の差を所定間隔で等分した位
置を大まかな補問点とし、さらにこれら各補間点
間での各関節角度の差を各軸毎に等分した位置を
細かな補間点位置とする第１の補間演算を行なう
手段と、前記系選択手段によつて前記第２の補間演算が
選択されたことが前記テイーチング手段に記憶さ
れているときは、テイーチングされた２位置間で
の各関節角度の差を、それぞれ補間点数で等分し
た位置を補間点とする第２の補間演算を行なう手
段とを備える、多関節ロボツト。２前記テイーチング手段は速度情報をテイーチ
ングするための速度情報入力手段を含み、前記第１および第２の補間演算手段は、位置制
御されるべき２点間を前記入力された速度情報を
用いて補間演算する、特許請求の範囲第１項記載
の多関節ロボツト。